Există două forme distincte de $\ce{HSO3-}$ (vezi imaginea de mai jos; toate barele orizontale sunt semne formale $-$).
Doar cea mai din stânga dintre aceste două forme poate fi numită hidrogen sulfit (sau “bisulfit”, dacă insistați cu adevărat); denumirea corectă a formei din dreapta este sulfonat. Cele două diferă prin caracteristicile lor chimice; hidrogenul sulfitat este, de exemplu, încă acid și are o pereche solitară pe sulf, în timp ce sulfonatul nu.
Johansson, Lindqvist și Vannerberg din Göteborg au rezolvat structura cristalină a $\ce{CsHSO3}$ în 1980 și au ajuns la concluzia că:
- lungimile legăturilor $\ce{S-O}$ sunt mult mai apropiate de cele din sulfat decât de cele din sulfit ($\ce{Na2SO3}$)
- $\ce{O-S-O}$ este de 113°$ și deci mai mare decât unghiul tetraedric $\aprox 109°$ (așteptat în sulfat) și mult mai mare decât unghiul din $\ce{SO3^2-}$
- grupa punctiformă a ionului este $\mathrm{C_{3v}}$, deci toți cei trei oxigeni sunt egali
- există o dovadă IR a unei legături $\ce{S-H}$.
Din aceasta au dedus că $\ce{CsHSO3}$ este, de fapt, sulfonat de cesiu, nu hidrogen sulfit de cesiu.
Prima referință pe care am găsit-o pentru structura unui hidrogen sulfit adevărat a fost structura cristalină a cis-$\ce{}$ de Allen, Jeter, Cordes și Durham din Arkansas în 1988. În structura lor, $\ce{HSO3-}$ se coordonează la ionul central $\ce{Ru(II)}$ prin intermediul atomului de sulf: $\ce{{x3BA}S\ce{{)2]}$. Această coordonare este, bineînțeles, posibilă numai dacă există o pereche solitară pe sulf și, prin urmare, structura trebuie să fie cea a unui hidrogen-sulfit.
(La cursul meu de chimie introductivă, profesorul Klüfers a afirmat că structurile pentru ambele forme trebuie să fie cunoscute și publicate. Din păcate, nu am găsit rapid nicăieri structura cristalină a unui hidrogenosulfit metalic simplu)
Este mai ușor atunci când avem de-a face cu esterii acizilor corespunzători. Hidrogenul de pe acidul sulfonic poate fi înlocuit cu reziduuri organice, creând vasta clasă a acizilor organosulfonici. Esterii sulfonici sunt, de asemenea, posibili; aceștia ar avea un reziduu organic atașat atât la sulf direct (înlocuind atomul de hidrogen), cât și la unul dintre oxigeni. Orice mezilat sau tosilat (în formulele: $\ce{OMs}$ sau $\ce{OTs}$) este, de fapt, un ester sulfonic. Esterii sulfuroși sunt mai puțin răspândiți în chimia organică, dar există (de exemplu, sulfitul de dimetil, $\ce{OS(OCH3)2}$). Desigur, proprietățile chimice ale metil meziatului de metil ($\ce{H3C-SO2-OCH3}$) – un sulfonat – și ale sulfitului de dimetil sunt substanțial diferite.
După ce am discutat despre $\ce{H2SO3}$ și sărurile sale, este important să menționăm ipoteza greșită pe care ați propus-o în întrebarea dumneavoastră:
vedem că $\ce{H}$ este legat direct de $\ce{S}$, nu de $\ce{O}$, așa cum ar fi cazul în cazul altor oxiacizi.
În general, acest lucru nu este adevărat. Fosforul, cel puțin, prezintă o chimie similară, chiar și în măsura în care nu pot fi izolate “sărurile de hidrogen fosfit” și în schimb sunt izolate sărurile de fosfonați. (Totuși, se pot sintetiza atât fosfitul de trimetil cât și metilfosfonatul de dimetil, esterii fosforici și fosfonici corespunzători). Nu sunt ferm în chimia oxi-acidă a omologilor mai grei ai fosforului și sulfului, dar m-ar uimi profund dacă această chimie nu este observată acolo cel puțin într-o anumită măsură.
Rețineți că halogenii respectă într-adevăr regula propusă de dvs.: toți oxiacizii lor sunt monoprotici și conțin un singur hidrogen legat de oxigen în stare neutră.
L.-G. Johansson, O. Lindqvist, N.-G. Vannerberg, Acta Cryst. 1980, B36, 2523. DOI: 10.1107/S0567740880009351.
L. R. Allen, D. Y. Jeter, A. W. Cordes, B. Durham, Inorg. Chem. 1988, 27, 3880. DOI: 10.1021/ic00295a003.
Consultați scriptum-ul pe internet al cursului de chimie generală și anorganică 1 (în limba germană), așa cum a fost predat între 2006 și 2008 și care probabil va fi predat din nou în 2015.
(Rețineți că articolele sunt cel mai probabil în spatele unui paywall)
.